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简答题试述重氮盐的偶合反应机理及其影响反应的因素,阐述各类偶合组分的偶合反应条件。
  • 偶合反应条件对反应过程影响的各种研究结果表明,偶合反应是一个芳环亲电取代反应。在反应过程中,第一步是重氮盐阳离子和偶合组分结合形成一个中间产物;第二步是这个中间产物释放质子给质子接受体,生成偶氮。

    影响偶合反应的因素:
    (1)重氮盐
    偶合是芳香族亲电取代反应。重氮盐芳核上有吸电子取代基存在时,加强了重氮盐的亲电子性,偶合活泼性高;反之,芳核上有给电子取代基存在时,减弱了重氮盐的亲电子性,偶合活泼性低。
    (2)偶合组分的性质
    偶合组分芳环上取代基的性质,对偶合活泼性具有显著的影响。在芳环上引入供电子取代基,增加芳环上的电子云密度,可使偶合反应容易进行,如酚、芳胺上的羟基、氨基是给电子取代基。重氮盐常向电子密度较高的取代基的邻对位碳原子上进攻,当酚及芳环上有吸电子取代基-Cl、-COOH和-SO3H等存在时,偶合反应不易进行,一般需用偶合活泼性较强的重氮盐进行偶合。
    (3)偶合介质的pH值
    对酚类偶合组分,随着介质pH值增加,

    有利于生成偶合组分的活泼形式酚负氧离子,偶合速率迅速增大,pH增加至9左右时,偶合速率达到最大值。当pH值大于10后,继续增加pH值,重氮盐会转变成无偶合能力的反式重氮酸钠盐。由此,降低了偶合反应速率。因此,重氮盐与酚类的偶合反应通常在弱碱性介质中(pH=9~10)进行。
    芳胺在强酸性介质中,氨基变成NH3+正离子,降低了芳环上的电子云密度而不利于重氮盐的进攻。

    随着介质pH值的升高,增加了游离胺浓度,偶合速率增大。当pH=5左右时,介质中已有足够的游离胺浓度与重氮盐进行偶合,这时偶合速率和pH值关系不大,出现一平坦区域;待pH=9以上,偶合速率降低,是由于活泼的重氮盐转变为不活泼的反式重氮酸盐的缘故。所以芳胺的偶合在弱酸性介质(pH=4~7)中进行。
    (4)偶合反应温度
    在进行偶合反应的同时,也发生重氮盐分解等副反应,且反应温度提高对分解速率的影响比偶合速率要大的多。为了减少和防止重氮盐的分解,生成焦油状物质,偶合反应一般在较低的温度下进行。另外,当pH值大于9时,温度升高,也有利于生成反式重氮酸盐,而不利于偶合反应。
    (5)盐效应
    电荷符号相同的离子间的反应速率常数可以通过加盐,增加溶液离子强度、减少反应离子间的斥力、增加碰撞而获得提高。反之,电荷符号相反对离子间的反应速率常数会由于溶液离子强度的增加而下降。中性分子则没有这种影响。
    (6)催化剂存在的影响
    对某些有空间阻碍的偶合反应,加入催化剂(如吡啶)能加速脱氢,提高偶合反应速率。
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